Question

14．碳酸鈉俗稱純堿，暴露在空氣中可與空氣中的二氧化碳、水發(fā)生反應：Na₂CO₃+CO₂+H₂O═2NaHCO₃．
有一瓶久置的碳酸鈉（其中含有碳酸氫鈉），為了測定其中碳酸鈉的質量分數(shù)，設計了如下實驗方案．
[查閱資料]碳酸鈉與稀鹽酸反應分兩步，其中第一步反應為：Na₂CO₃+HCl═NaHCO₃+NaCl
[實驗]取一定質量的久置碳酸鈉固體樣品于燒杯中，加水配制成溶液，然后向其中逐滴加入1mol/L的稀鹽酸，實驗測得的數(shù)據如圖：
根據以上信息及有關實驗數(shù)據分析計算：
（1）圖中ob段加入稀鹽酸沒有氣體放出的原因是碳酸鈉與鹽酸反應生成碳酸氫鈉和氯化鈉．
（2）計算圖中a點的數(shù)值（寫出計算過程）．
（3）久置的碳酸鈉中碳酸鈉的質量分數(shù)是55.8%（保留到小數(shù)點后一位）．

Answer 1

分析 （1）第一步碳酸鈉和HCl反應生成NaHCO₃、NaCl，沒有氣體生成；
（2）50-100mLHCl時發(fā)生反應NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，根據鹽酸和CO₂之間關系式計算CO₂物質的量，再根據V=nVm計算二氧化碳體積；
（3）根據Na₂CO₃+HCl═NaHCO₃+NaCl中碳酸鈉和稀鹽酸之間關系式計算Na₂CO₃質量，根據C原子守恒得到碳酸鈉轉化為碳酸氫鈉質量，結合（2）得到原來溶液中碳酸鈉氫鈉質量，從而得到碳酸鈉質量分數(shù)．

解答 解：（1）第一步碳酸鈉和HCl反應生成NaHCO₃、NaCl，沒有氣體生成，所以鹽酸體積在0-50mL時沒有氣體生成，故答案為：碳酸鈉與鹽酸反應生成碳酸氫鈉和氯化鈉；
（2）50-100mLHCl時發(fā)生反應NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，
設生成CO₂的物質的量為n（CO₂）
NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O  
       1         1
1mol/L×0.10L    n（CO₂）         
解得：n（CO₂）=0.10 mol
V（CO₂）=0.10 mol×22.4 L/mol=2.24L   
答：a=2.24；
（3）根據Na₂CO₃+HCl═NaHCO₃+NaCl中碳酸鈉和稀鹽酸之間關系式得n（Na₂CO₃）=n（HCl）=1mol/L×0.05L=0.05mol，則m（Na₂CO₃）=0.05mol×106g/mol=5.3g，
根據C原子守恒得到碳酸鈉轉化為碳酸氫鈉物質的量，n（NaHCO₃）=n（Na₂CO₃）=0.05mol，m（NaHCO₃）=0.05mol×84g/mol=4.2g，
根據C原子守恒得原來m（NaHCO₃）=n（CO₂）．M（NaHCO₃）=0.1mol×84g/mol-4.2g=4.2g，
碳酸鈉質量分數(shù)=$\frac{5.3g}{5.3g+4.2g}$×100%=55.8%，
故答案為：55.8%．

點評 本題考查混合物的有關計算，為高頻考點，側重考查學生分析計算能力，明確各個物理量之間關系是解本題關鍵，注意原子守恒的靈活運用，題目難度不大．